專利名稱：薄膜壓電諧振器的制造方法、薄膜壓電諧振器的制造裝置、薄膜壓電諧振器以及電子部件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在基體之上，將下部電極、壓電膜以及上部電極按照該順序形成的薄膜壓電諧振器的制造方法以及制造裝置，用該制造方法制造的薄膜壓電諧振器、以及包括該薄膜壓電諧振器而構(gòu)成的電子部件。
背景技術(shù)：
作為用這種制造方法制造的薄膜壓電諧振器，在特開2001-251159號公報(bào)中公開了使用于搭載在手機(jī)等電子機(jī)器上的濾波器等上的薄膜壓電元件。該薄膜壓電元件，以在硅基片(11)之上將下部電極(13)、電壓膜(14)以及上部電極(15)按照該順序形成的方式構(gòu)成。在該情況下，硅基片是薄膜壓電元件的基體，在其上面形成有氧化硅薄膜(12)，在其下面形成有掩模材料(19)的層。另外，在硅基片上，形成有諧振用空腔(20)，以可實(shí)現(xiàn)驅(qū)動時(shí)的下部電極、壓電膜以及上部電極的諧振的方式構(gòu)成。
在該薄膜壓電元件的制造時(shí)，首先，在硅基片的二氧化硅薄膜之上形成了用于形成下部電極的金屬膜之后，利用蝕刻留下金屬膜的相當(dāng)于下部電極的部位，去除不需要的部位來形成下部電極。這時(shí)，作為一例，在金屬膜之上形成光致抗蝕劑層，然后通過曝光以及顯影形成掩模，用該掩模進(jìn)行蝕刻。其次，在硅基片(11)上例如用濺射法以覆蓋下部電極的方式形成壓電膜。接著，在壓電膜之上形成了用于形成上部電極的金屬膜之后，利用蝕刻留下金屬膜的相當(dāng)于上部電極的部位，去除不需要的部位來形成上部電極。這時(shí)，與下部電極的形成時(shí)同樣，例如用將光致抗蝕劑層曝光以及顯影而形成的掩模進(jìn)行蝕刻。接著，將形成在硅基片的下面的掩模材料(19)作為掩模，通過蝕刻硅基片來形成諧振用空腔。之后，通過以覆蓋壓電膜以及上部電極的方式涂布有機(jī)樹脂材料來形成有機(jī)樹脂膜(21)，薄膜壓電元件便完成了。
可是，發(fā)明者們探討上述以往的薄膜壓電元件的制造方法的結(jié)果，發(fā)現(xiàn)了以下的問題點(diǎn)。即，在以往的制造方法中，通過蝕刻形成在壓電膜之上的金屬膜來形成上部電極。因而，在用濕蝕刻法形成上部電極的情況下，根據(jù)形成壓電膜的材料、和形成上部電極的金屬的組合，當(dāng)金屬膜的不需要的部位被除去而使蝕刻液接觸了壓電膜的表面時(shí)，連壓電膜也被用于蝕刻金屬膜的蝕刻液所蝕刻。另外，在壓電膜即將開始被蝕刻液所蝕刻之前就結(jié)束蝕刻的情況下，應(yīng)該除去的金屬膜肯定在壓電膜之上有部分的殘留。這時(shí)，在發(fā)生了對壓電膜的蝕刻，或金屬膜的部分殘留的狀態(tài)下，薄膜壓電元件的電的特性便不能滿足作為該設(shè)計(jì)目標(biāo)所要求的特性。因而，必須以不蝕刻壓電膜而完全地除去不要的金屬膜的方式進(jìn)行蝕刻。但是，由于金屬膜的厚度的些許的參差不齊，和蝕刻液的溫度變化等，到結(jié)束金屬膜的蝕刻為止的時(shí)間，每次進(jìn)行蝕刻都變化。因而，在以往的薄膜壓電元件的制造方法中，存在很難不蝕刻壓電膜而完全地除去不要的金屬膜來形成上部電極的問題點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是為了解決上述的問題點(diǎn)而進(jìn)行的，其主要目的在于提供能夠可靠地制造具有所要求的電的特性的薄膜壓電諧振器的薄膜壓電諧振器的制造方法以及制造裝置，用該制造方法制造的薄膜壓電諧振器，以及包括該薄膜壓電諧振器而構(gòu)成的電子部件。
本發(fā)明中的薄膜壓電諧振器的制造方法，是在以覆蓋形成在基體之上的下部電極的方式在該基體之上形成了壓電膜之后，將用于形成上部電極的電極材料層形成在比該壓電膜更靠近上側(cè)的位置上，在該電極材料層之上形成了規(guī)定形狀的掩模之后，通過蝕刻該電極材料層而形成前述上部電極，從而制造薄膜壓電諧振器之際，在形成前述電極材料層的工序之前，在蝕刻該電極材料層時(shí)，以覆蓋該壓電膜中至少前述上部電極的非形成部位的方式形成用于保護(hù)前述壓電膜的保護(hù)層，之后以覆蓋該保護(hù)層的方式形成前述電極材料層。
另外，本發(fā)明中的薄膜壓電諧振器的制造裝置，以如下的方式構(gòu)成，即在以覆蓋形成在基體之上的下部電極的方式在該基體之上形成了壓電膜之后，將用于形成上部電極的電極材料層形成在比該壓電膜更靠近上側(cè)的位置上，在該電極材料層之上形成了規(guī)定形狀的掩模之后，通過蝕刻該電極材料層而形成前述上部電極，從而可以制造薄膜壓電諧振器；在形成前述電極材料層的工序之前，在蝕刻該電極材料層時(shí)，以覆蓋該壓電膜中至少前述上部電極的非形成部位的方式形成用于保護(hù)前述壓電膜的保護(hù)層，之后以覆蓋該保護(hù)層的方式形成前述電極材料層。
根據(jù)該薄膜壓電諧振器的制造方法以及制造裝置，在形成上部電極的工序之前，通過以覆蓋壓電膜中至少上部電極的非形成部位的方式形成保護(hù)層，在蝕刻電極材料層時(shí)，從由蝕刻液導(dǎo)致的侵蝕下保護(hù)壓電膜，因此一面可以避免對壓電膜的不必要的蝕刻，一面可以充分進(jìn)行蝕刻直到完全除去沒有被掩模覆蓋的部位的電極材料層。因而，由于可以避免在壓電膜的厚度上產(chǎn)生參差不齊或在壓電膜上殘留了電極材料層等的事態(tài)，故能夠可靠且容易地制造具有所要求的電的特性的薄膜壓電諧振器。這時(shí)，通過不在上部電極的形成部位上形成保護(hù)層，而只在非形成部位上形成保護(hù)層，可以制造耦合系數(shù)較大的薄膜壓電諧振器。
這時(shí)，最好用SiO2形成前述保護(hù)層。根據(jù)該較好的樣態(tài)，能夠可靠地從由用于蝕刻鋁或金等的蝕刻液導(dǎo)致的侵蝕下保護(hù)壓電膜。
另外，最好用ZnO形成前述壓電膜。根據(jù)該較好的樣態(tài)，可以制造濾波器特性中的通帶寬度較寬的薄膜壓電諧振器。這時(shí)，根據(jù)該制造方法，由于壓電膜被保護(hù)層可靠地保護(hù)，因此即便在用容易被蝕刻液中所含有的醋酸、磷酸以及硝酸等酸侵蝕的ZnO形成壓電膜的情況下，也能夠可靠且容易地制造具有所要求的電的特性的薄膜壓電諧振器。
進(jìn)而，最好用Al或Au形成前述電極材料層。根據(jù)該較好的樣態(tài)，通過用Al形成電極材料層，可以制造諧振頻率足夠高的薄膜壓電諧振器。另外，通過用Au形成電極材料層，可以制造通過信號的插入損失較小的薄膜壓電諧振器。
另外，最好用濕蝕刻法蝕刻前述電極材料層來形成前述上部電極。根據(jù)該較好的樣態(tài)，可以用比較簡單的制造設(shè)備可靠且容易地制造薄膜壓電諧振器。
另外，本發(fā)明中的薄膜壓電諧振器，用上述薄膜壓電諧振器的制造方法制造。根據(jù)該薄膜壓電諧振器，可以充分滿足所要求的電的特性。
另外，本發(fā)明中的電子部件，包括上述薄膜壓電諧振器而構(gòu)成。由此，電子部件，可以滿足所要求的電的特性。
再者，本公開，與作為2003年3月31日申請的日本特許申請的特愿2003-094569所包含的主題相關(guān)聯(lián)，這些公開全部在此作為參照事項(xiàng)被明確地記錄。


圖1是用本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)的制造方法制造的薄膜壓電諧振器1的平面圖。
圖2是展示薄膜壓電諧振器1的層結(jié)構(gòu)的圖1中的A-A線的剖面圖。
圖3是薄膜壓電諧振器1的等效電路圖。
圖4是展示制造薄膜壓電諧振器1的薄膜壓電諧振器制造裝置51的構(gòu)成的框圖。
圖5是在硅基片11的下面以及上面形成了下部阻擋層12以及上部阻擋層13的狀態(tài)的剖面圖。
圖6是在下部阻擋層12的下面形成了抗蝕劑層R1的狀態(tài)的剖面圖。
圖7是使玻璃掩模21觸接在抗蝕劑層R1的下面然后曝光的狀態(tài)的剖面圖。
圖8是將抗蝕劑層R1顯影從而形成了掩模M1的狀態(tài)的剖面圖。
圖9是使用掩模M1蝕刻了下部阻擋層12的狀態(tài)的剖面圖。
圖10是在上部阻擋層13的上面形成了粘接層3a以及電極材料層3b的狀態(tài)的剖面圖。
圖11是在電極材料層3b的上面形成了掩模M2的狀態(tài)的剖面圖。
圖12是使用掩模M2蝕刻了粘接層3a以及電極材料層3b(形成了下部電極3)的狀態(tài)的剖面圖。
圖13是以覆蓋下部電極3的方式形成了壓電膜4的狀態(tài)的剖面圖。
圖14是在壓電膜4的上面形成了保護(hù)層5的狀態(tài)的剖面圖。
圖15是在保護(hù)層5的上面形成了粘接層6a以及電極材料層6b的狀態(tài)的剖面圖。
圖16是在電極材料層6b的上面形成了掩模M3的狀態(tài)的剖面圖。
圖17是使用掩模M3蝕刻了粘接層6a以及電極材料層6b(形成了上部電極6)的狀態(tài)的剖面圖。
圖18是以覆蓋上部電極6的方式形成了掩模M4的狀態(tài)的剖面圖。
圖19是使用掩模M4蝕刻保護(hù)層5以及壓電膜4而形成了通孔7、7、7、7的狀態(tài)的剖面圖。
圖20是在本發(fā)明的其他的實(shí)施形態(tài)的制造方法中，在壓電膜4的上面的上部電極6的非形成部位P上形成了保護(hù)層5的狀態(tài)的剖面圖。
圖21是展示用本發(fā)明的其他的實(shí)施形態(tài)的制造方法制造的薄膜壓電諧振器1A的層結(jié)構(gòu)的剖面圖。
圖22是展示用本發(fā)明的其他的實(shí)施形態(tài)的制造方法制造的薄膜壓電諧振器1B的層結(jié)構(gòu)的剖面圖。
圖23是展示用本發(fā)明的其他的實(shí)施形態(tài)的制造方法制造的薄膜壓電諧振器1C的層結(jié)構(gòu)的剖面圖。
圖24是在本發(fā)明的其他的實(shí)施形態(tài)的制造方法中，在電極材料層6b的上面形成了掩模M3的狀態(tài)的剖面圖。
圖25是展示用本發(fā)明的其他的實(shí)施形態(tài)的制造方法制造的薄膜壓電諧振器1D的層結(jié)構(gòu)的剖面圖。
圖26是展示用本發(fā)明的其他的實(shí)施形態(tài)的制造方法制造的薄膜壓電諧振器1E的層結(jié)構(gòu)的剖面圖。
具體實(shí)施例方式
以下，參照附圖，對本發(fā)明中的薄膜壓電諧振器的制造方法以及制造裝置，用該制造方法制造的薄膜壓電諧振器、以及包括該薄膜壓電諧振器而構(gòu)成的電子部件的適宜的實(shí)施形態(tài)進(jìn)行說明。
首先，參照附圖對薄膜壓電諧振器1的構(gòu)成進(jìn)行說明。
圖1、2所示的薄膜壓電諧振器1，相當(dāng)于本發(fā)明中的薄膜壓電諧振器，具備基體2、下部電極3、3、3、壓電膜4、保護(hù)層5以及上部電極6而構(gòu)成。在該情況下，薄膜壓電諧振器1，具備3個(gè)單位薄膜壓電諧振器U1～U3(以下，在沒有區(qū)別時(shí)也稱為“單位薄膜壓電諧振器U”)而構(gòu)成。在此，所謂的單位薄膜壓電諧振器U，說的是包括被下部電極3，和上部電極6的與該下部電極3相對的部位夾住的部分，從而在驅(qū)動時(shí)作為諧振器工作的構(gòu)成要素，具體地說，由下部電極3、上部電極6、包括被兩個(gè)電極3、6夾住的部位的壓電膜4以及保護(hù)層5構(gòu)成，該各單位薄膜壓電諧振器U也分別構(gòu)成本發(fā)明中的薄膜壓電諧振器。即，本發(fā)明中的薄膜壓電諧振器，以1個(gè)單位薄膜壓電諧振器U為最小單位而構(gòu)成，也可以具備多個(gè)單位薄膜壓電諧振器U而構(gòu)成。另外，薄膜壓電諧振器1，也作為成為本發(fā)明中的電子部件的濾波器而工作，通過將3個(gè)單位薄膜壓電諧振器U1～U3連接在一起，如圖3所示，作為串聯(lián)-并聯(lián)-串聯(lián)類型的濾波器工作。再者，在圖2、5～24中，為了便于對本發(fā)明的理解，夸張且較厚地圖示了各層的厚度，同時(shí)用與實(shí)際不同的比率圖示各層彼此的厚度的比率。
基體2，是用于支撐由下部電極3、3、3、壓電膜4、保護(hù)層5以及上部電極6構(gòu)成的疊層體的支撐基體，具備以其厚度在大于等于100μm、小于等于300μm的范圍內(nèi)的方式形成的硅基片(裸硅基片)11，和分別形成在硅基片11的表背兩面上的下部阻擋層12以及上部阻擋層13而構(gòu)成。這時(shí)，在該薄膜壓電諧振器1中，作為一例，使用以厚度在大于等于200μm、小于等于500μm的范圍內(nèi)的方式形成的硅基片11，下部阻擋層12以及上部阻擋層13用氮化硅(SiNx)或二氧化硅(SiO2)形成，厚度在大于等于0.03μm、小于等于0.5μm的范圍內(nèi)。另外，為了避免在薄膜壓電諧振器1的驅(qū)動時(shí)阻礙下部電極3、壓電膜4、保護(hù)層5以及上部電極6的振動，在基體2上形成有振動空間2a。
下部電極3，用Al、Pt、Au、Ag、Cr、Cu或Ti等金屬材料構(gòu)成，其厚度在大于等于0.03μm、小于等于1μm的范圍內(nèi)。這時(shí)，在該薄膜壓電諧振器1中，作為一例，在將鉻(Cr)的薄膜作為粘接層3a而形成之后，形成由金(Au)構(gòu)成的電極材料層3b，然后通過蝕刻形成下部電極3。再者，作為形成下部電極3以及后述的上部電極6所使用的金屬材料，在使驅(qū)動時(shí)的波動減小的情況下，最好采用其泊松比以及密度較小的金屬材料(例如Al)。另外，在使通過信號的插入損失減小的情況下，最好采用低電阻的金屬材料(例如Au)。壓電膜4，是由氧化鋅(ZnO)、鈦酸鋯酸鉛(Pb(Zr，Ti)O3PZT)或氮化鋁(AIN)等形成并具有壓電性的薄膜，其厚度形成為5μm或其以下。這時(shí)，在該薄膜壓電諧振器1中，作為一例，用因其耦合系數(shù)較大而眾所周知的氧化鋅(ZnO)將壓電膜4形成為厚度0.8μm左右。另外，在薄膜壓電諧振器1上，以貫通壓電膜4以及保護(hù)層5的方式形成有4個(gè)通孔7、7、7、7，如圖3所示，構(gòu)成為可實(shí)現(xiàn)相對于下部電極3的表面的焊絲W1～W4等的連接(焊接)。
保護(hù)層5，是在上部電極6的形成中在蝕刻粘接層6a以及電極材料層6b(參照圖16、17)時(shí)用于保護(hù)壓電膜4的層，在該薄膜壓電諧振器1中，作為一例，以覆蓋壓電膜4的上面整體的方式構(gòu)成，并且其厚度在大于等于5nm、小于等于300nm的范圍內(nèi)。這時(shí)，適于形成保護(hù)層5的材料，根據(jù)上部電極6的形成方法而不同。具體地說，在用濕蝕刻形成上部電極6的情況下，能夠從由用于蝕刻電極材料層6b等的蝕刻液導(dǎo)致的侵蝕下保護(hù)(可保護(hù))壓電膜4的材料比較適合，在用干蝕刻形成上部電極6的情況下，能夠從由用于蝕刻電極材料層6b等的反應(yīng)性氣體導(dǎo)致的侵蝕下保護(hù)(可保護(hù))壓電膜4的材料比較適合。再者，在該薄膜壓電諧振器1中，如后述那樣，由于通過用濕蝕刻來蝕刻鉻的粘接層6a以及金的電極材料層6b的方式形成上部電極6，因此為了從由這些蝕刻時(shí)所使用的蝕刻液導(dǎo)致的侵蝕下保護(hù)壓電膜4，作為一例，用二氧化硅形成厚度在大于等于10nm、小于等于100nm的范圍內(nèi)的保護(hù)層5。這時(shí)，作為形成保護(hù)層5的材料，不只是上述的二氧化硅，還可以采用氧化鋁(Al2O3)，或氮化硅(SiNx)等。
上部電極6，和下部電極3同樣，由Al、Pt、Au、Ag、Cr、Cu或Ti等金屬形成為薄膜狀，其厚度在大于等于0.03μm、小于等于1μm左右。這時(shí)，在該薄膜壓電諧振器1中，作為一例，在作為粘接層6a而形成的鉻(Cr)的薄膜的上側(cè)形成了由金(Au)構(gòu)成的電極材料層6b之后，通過蝕刻形成上部電極6。
其次，參照附圖，對制造薄膜壓電諧振器1的薄膜壓電諧振器制造裝置51的構(gòu)成進(jìn)行說明。
圖4所示的薄膜壓電諧振器制造裝置(以下，也稱為“制造裝置”)51，是用于制造薄膜壓電諧振器1的制造裝置，具備成膜裝置61、掩模形成裝置62、65、68、70、蝕刻裝置63、66、69、71、72以及濺射裝置64、67而構(gòu)成。成膜裝置61，通過用化學(xué)氣相生長法(CVD)使例如氮化硅(SiNx)附著在硅基片11的表背兩面上，形成下部阻擋層12以及上部阻擋層13。掩模形成裝置62，具備涂布裝置62a、曝光裝置62b以及顯影裝置62c，在下部阻擋層12的下面形成掩模M1(參照圖8)。蝕刻裝置63，例如用反應(yīng)性離子蝕刻來蝕刻下部阻擋層12。濺射裝置64，在上部阻擋層13的上面將鉻(Cr)以及金(Au)按順序疊層，從而形成粘接層3a以及電極材料層3b。掩模形成裝置65，具備涂布裝置65a、曝光裝置65b以及顯影裝置65c，在電極材料層3b之上形成掩模M2(參照圖11)。蝕刻裝置66，通過用濕蝕刻法來蝕刻電極材料層3b以及粘接層3a形成下部電極3。
濺射裝置67，以覆蓋下部電極3的方式通過在上部阻擋層13之上將例如氧化鋅(ZnO)疊層形成壓電膜4。另外，濺射裝置67，通過在壓電膜4之上將例如二氧化硅(SiO2)疊層形成保護(hù)層5。進(jìn)而，濺射裝置67，在保護(hù)層5之上將鉻(Cr)以及金(Au)按順序疊層，從而形成粘接層6a以及電極材料層6b。掩模形成裝置68，具備涂布裝置68a、曝光裝置68b以及顯影裝置68c，在電極材料層6b之上形成掩模M3(參照圖16)。蝕刻裝置69，通過用濕蝕刻法來蝕刻電極材料層6b以及粘接層6a形成上部電極6。掩模形成裝置70，具備涂布裝置70a、曝光裝置70b以及顯影裝置70c，以覆蓋上部電極6的方式在保護(hù)層5之上形成掩模M4(參照圖18)。蝕刻裝置71，通過用采用了例如醋酸的濕蝕刻法來蝕刻保護(hù)層5以及壓電膜4，形成通孔7、7、7、7，蝕刻裝置72，通過用采用了例如氫氧化鉀(KOH)的濕蝕刻法來蝕刻硅基片11，形成振動空間2a。
接著，參照附圖對薄膜壓電諧振器1的制造方法進(jìn)行說明。
首先，如圖5所示，成膜裝置61，通過使氮化硅(SiNx)附著在硅基片11的表背兩面，形成下部阻擋層12以及上部阻擋層13。其次，如圖6所示，掩模形成裝置62的涂布裝置62a，通過涂布例如正型的光致抗蝕劑，在下部阻擋層12的下面形成抗蝕劑層R1。接著，如圖7所示，在使例如用鉻(Cr)在其表面上描畫了掩模圖形21a的玻璃掩模21緊貼抗蝕劑層R1的狀態(tài)下，曝光裝置62b，從同一圖中所示的箭頭的朝向照射紫外線，從而在抗蝕劑層R1上形成潛影(曝光)。其次，顯影裝置62c，通過將該狀態(tài)的抗蝕劑層R1顯影，如圖8所示，在下部阻擋層12的下面形成掩模M1。接著，蝕刻裝置63，蝕刻下部阻擋層12。由此，如圖9所示，下部阻擋層12的中央部(之后形成振動空間2a的部位)被除去。
其次，如圖10所示，濺射裝置64，通過以覆蓋上部阻擋層13的上面整體的方式將鉻(Cr)以及金(Au)按順序疊層，形成厚10nm左右的粘接層3a，和厚100nm左右的電極材料層3b。接著，如圖11所示，掩模形成裝置65，在電極材料層3b之上涂布光致抗蝕劑而形成了抗蝕劑層R2之后，通過進(jìn)行曝光以及顯影，在電極材料層3b之上形成掩模M2。接著，蝕刻裝置66，蝕刻電極材料層3b以及粘接層3a。由此，如圖12所示，在上部阻擋層13之上形成下部電極3。其次，如圖13所示，濺射裝置67，通過在上部阻擋層13之上以覆蓋下部電極3的方式將例如氧化鋅(ZnO)疊層，形成厚度為0.8μm左右的壓電膜4。
接著，如圖14所示，濺射裝置67，通過以覆蓋壓電膜4的上面整體的方式將例如二氧化硅(SiO2)疊層，形成其厚度在大于等于10nm、小于等于100nm的范圍內(nèi)(作為一例，50nm)的保護(hù)層5。這時(shí)，如果保護(hù)層5的厚度太薄，在如后述那樣由蝕刻裝置69形成上部電極6(被蝕刻)之際，便很難從由蝕刻液導(dǎo)致的侵蝕下保護(hù)壓電膜4。另外，如果保護(hù)層5的厚度太厚，耦合系數(shù)因該保護(hù)層5的存在而降低。因而，作為保護(hù)層5的厚度，必須規(guī)定在大于等于5nm、小于等于300nm的范圍，最好規(guī)定在大于等于10nm、小于等于100nm的范圍。
其次，如圖15所示，濺射裝置67，通過以覆蓋保護(hù)層5的上面整體的方式將例如鉻(Cr)以及金(Au)按順序疊層，形成厚10nm左右的粘接層6a，和厚100nm左右的電極材料層6b。接著，如圖16所示，掩模形成裝置68，在電極材料層6b之上涂布光致抗蝕劑而形成了抗蝕劑層R3之后，通過進(jìn)行曝光以及顯影，在電極材料層6b之上形成掩模M3。接著，蝕刻裝置69，蝕刻電極材料層6b以及粘接層6a。這時(shí)，由于壓電膜4被保護(hù)層5覆蓋，因此即使浸泡在蝕刻液中充分地蝕刻從掩模M3露出的電極材料層6b以及粘接層6a，也能避免壓電膜4被蝕刻液侵蝕。因而，應(yīng)除去的電極材料層6b以及粘接層6a便很容易沒有部分殘留地、充分地浸泡在蝕刻液中，其結(jié)果，如圖17所示，不會導(dǎo)致由蝕刻不足而引起的不必要的電極材料層6b等的殘留，而在保護(hù)層5之上只形成必要的上部電極6。
接著，如圖18所示，掩模形成裝置70，以覆蓋上部電極6的方式在保護(hù)層5之上涂布光致抗蝕劑而形成了抗蝕劑層R4之后，通過進(jìn)行曝光以及顯影，在保護(hù)層5之上形成掩模M4。接著，如圖19所示，蝕刻裝置71，蝕刻保護(hù)層5以及壓電膜4而形成通孔7、7、7、7。其次，蝕刻裝置72，將形成在硅基片11的下面的下部阻擋層12作為掩模來蝕刻硅基片11。由此，同一圖中用虛線表示的部位被除去，形成振動空間2a。其結(jié)果，如圖2所示，完成薄膜壓電諧振器1。
這樣，根據(jù)使用該制造裝置51的薄膜壓電諧振器1的制造方法，由于在形成粘接層6a以及電極材料層6b的工序(形成上部電極6的工序)之前，通過以覆蓋壓電膜4的上面整體的方式形成保護(hù)層5，在蝕刻粘接層6a以及電極材料層6b之際，從由蝕刻液導(dǎo)致的侵蝕下保護(hù)壓電膜4，因此一面可以避免對壓電膜4的不必要的蝕刻，一面可以充分地進(jìn)行蝕刻直到完全除去沒有被掩模M3覆蓋的部位的粘接層6a以及電極材料層6b。因而，由于可以避免在壓電膜4的厚度上產(chǎn)生參差不齊或在壓電膜4上殘留了電極材料層6b等的事態(tài)，故能夠可靠且容易地制造具有所要求的電的特性的薄膜壓電諧振器1。另外，通過用該薄膜壓電諧振器1構(gòu)成濾波器等電子部件，可提供滿足所要求的電的特性的電子部件。
另外，根據(jù)使用該制造裝置51的薄膜壓電諧振器1的制造方法，通過用SiO2形成保護(hù)層5，能夠可靠地從由用于蝕刻鋁或金的蝕刻液導(dǎo)致的侵蝕下保護(hù)壓電膜4。
進(jìn)而，根據(jù)使用該制造裝置51的薄膜壓電諧振器1的制造方法，通過由耦合系數(shù)較大的ZnO形成壓電膜4，可以制造濾波器特性中的通帶寬度較寬的薄膜壓電諧振器1。這時(shí)，根據(jù)該制造方法，由于由保護(hù)層5可靠地保護(hù)壓電膜4，因此即便在用容易被蝕刻液中所含有的醋酸、磷酸以及硝酸等酸侵蝕的ZnO形成壓電膜4的情況下，也能夠可靠且容易地制造具有所要求的電的特性的薄膜壓電諧振器1。
另外，根據(jù)使用該制造裝置51的薄膜壓電諧振器1的制造方法，通過用導(dǎo)電性良好的Au形成電極材料層6b，可以制造通過信號的插入損失較小的薄膜壓電諧振器1。
進(jìn)而，根據(jù)使用該制造裝置51的薄膜壓電諧振器1的制造方法，通過用濕蝕刻法將電極材料層6b以及粘接層6a蝕刻而形成上部電極6，可以用比較簡單的制造設(shè)備可靠且容易地制造薄膜壓電諧振器1。
再者，本發(fā)明，不限于上述實(shí)施形態(tài)。例如，在本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)中，雖然說明了在形成粘接層6a以及電極材料層6b的工序之前，用濺射裝置67以覆蓋壓電膜4的上面整體的方式形成保護(hù)層5的制造方法，但本發(fā)明不限于此，例如，如圖20所示，也可以采用在后面的工序中只在沒有形成上部電極6的部位(在本說明書中，稱為“非形成部位”)P(參照同圖以及圖21)上由濺射裝置67將例如二氧化硅(SiO2)疊層來形成保護(hù)層5的制造方法。根據(jù)該制造方法，如圖21所示的薄膜壓電諧振器1A那樣，由于在上部電極6和壓電膜4之間不存在保護(hù)層5，因此能夠充分薄地作為由上部阻擋層13、下部電極3、壓電膜4以及上部電極6構(gòu)成的疊層體整體的厚度。因此，可以制造具有較高的諧振頻率的薄膜壓電諧振器1A。另外，由于在上部電極6和壓電膜4之間不存在保護(hù)層，因此可以使上部電極6和壓電膜4直接接觸，其結(jié)果，是可以制造耦合系數(shù)較大的薄膜壓電諧振器1A。
另外，在采用只在非形成部位P上形成保護(hù)層5的制造方法的情況下，最好通過在將形成在電極材料層6b之上的掩模M3的端部以重疊在保護(hù)層5上的方式稍大地形成的狀態(tài)下進(jìn)行蝕刻，如圖22所示的薄膜壓電諧振器1B那樣，將上部電極6的端部以重疊在保護(hù)層5上的方式形成。根據(jù)該制造方法，由于由形成在壓電膜4上的保護(hù)層5，和電極材料層6b上的掩模M3，可以從由蝕刻液導(dǎo)致的侵蝕下可靠地保護(hù)上部電極6的形成部位和非形成部位P的邊界線附近的壓電膜4，因此能夠可靠地制造具有所要求的電的特性的薄膜壓電諧振器1B。進(jìn)而，即便在采用只在非形成部位P上形成保護(hù)層5的制造方法的情況下，本發(fā)明，也不將在非形成部位P的整個(gè)區(qū)域上形成保護(hù)層5作為必要的條件。例如，如圖23所示，可以不在不影響諧振器的功能的部位上形成保護(hù)層5，而在能夠保護(hù)包括被下部電極3以及上部電極6夾住的部位的比較狹窄的范圍的壓電膜4(規(guī)定范圍的壓電膜4)的部位上形成保護(hù)層5，從而構(gòu)成薄膜壓電諧振器1C。
另外，在本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)中，雖然說明了通過濺射裝置64在將鉻(Cr)疊層而形成粘接層3a后將金(Au)疊層而形成電極材料層3b的方式形成下部電極3，通過濺射裝置67在將鉻(Cr)疊層而形成粘接層6a之后將金(Au)疊層而形成電極材料層6b的方式形成上部電極6的制造方法，但本發(fā)明不限于此。例如，如圖24所示，也可以采用通過如下的方式制造薄膜壓電諧振器1D的制造方法，即在濺射裝置64將鋁(Al)疊層而形成了電極材料層3b之后，蝕刻裝置66蝕刻該電極材料層3b而形成下部電極3，在濺射裝置67以覆蓋保護(hù)層5的方式將鋁(Al)疊層而形成了電極材料層6b之后，蝕刻裝置69將該電極材料層6b蝕刻，如圖25所示，在上部阻擋層13之上形成下部電極3，并且在壓電膜4之上形成上部電極6。根據(jù)該制造方法，由于形成下部電極3以及上部電極6的鋁重量較輕，因此能夠可靠且容易地制造例如諧振頻率足夠高的薄膜壓電諧振器。
進(jìn)而，在本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)中，雖然說明了具備了用濕蝕刻法形成下部電極3以及上部電極6的蝕刻裝置66、69的制造裝置51，但本發(fā)明不限于此，也可以采用代替蝕刻裝置66、69，使用以反應(yīng)性氣體蝕刻電極材料層3b、6b以及粘接層3a、6a的(由干蝕刻實(shí)現(xiàn)的蝕刻)蝕刻裝置來形成下部電極3以及上部電極6的構(gòu)成。在采用了該構(gòu)成的情況下，在由濺射裝置64、67進(jìn)行的疊層時(shí)，由可以從由用于蝕刻電極材料層6b(或者粘接層6a以及電極材料層6b)的反應(yīng)性氣體導(dǎo)致的侵蝕下保護(hù)壓電膜4的材料形成保護(hù)層5。
另外，在本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)中，雖然說明了在由硅基片11、下部阻擋層12以及上部阻擋層13構(gòu)成的基體2之上形成下部電極3、壓電膜4、保護(hù)層5以及上部電極6的制造方法，但在本發(fā)明的制造方法中所使用的基體的構(gòu)成不限于此。例如，也可以采用如圖26所示的薄膜壓電諧振器1E那樣，在將例如氮化鋁(AIN)的薄膜32a、和二氧化硅(SiO2)的薄膜32b交替地疊層而構(gòu)成的基體32(聲音多層膜)之上形成下部電極3、壓電膜4、保護(hù)層5以及上部電極6的制造方法。根據(jù)該制造方法，與前述薄膜壓電諧振器1、1A～1D的制造方法中所使用的基體2相比較，由于單位薄膜壓電諧振器U的部分變厚，故可提高基體32的強(qiáng)度，因此可以制造能夠避免由沖擊等導(dǎo)致的破損的薄膜壓電諧振器1E。
進(jìn)而，在本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)的制造方法中所使用的各種材料只是例示，本發(fā)明不限于使用了這些材料的制造方法。另外，在本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)中，雖然說明了使用3個(gè)單位薄膜壓電諧振器U1～U3而作為串聯(lián)-并聯(lián)-串聯(lián)類型的梯形濾波器工作的電子部件，但本發(fā)明中的電子部件的構(gòu)成不限于濾波器，也可以作為雙工器構(gòu)成。這時(shí)，對于單位薄膜壓電諧振器U的使用個(gè)數(shù)、以及連接形態(tài)，不限于本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)所例示的，可以任意規(guī)定。進(jìn)而，在本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)中，雖然以具備3個(gè)單位薄膜壓電諧振器U1～U3而構(gòu)成的薄膜壓電諧振器1為例進(jìn)行了說明，但本發(fā)明中的薄膜壓電諧振器不限于此，也可以用1個(gè)單位薄膜壓電諧振器U構(gòu)成薄膜壓電諧振器，還可以具備2個(gè)或4個(gè)或更多的多個(gè)單位薄膜壓電諧振器而構(gòu)成薄膜壓電諧振器。
如以上所述，根據(jù)該薄膜壓電諧振器的制造方法，由于在形成上部電極的工序之前，通過以覆蓋壓電膜的至少上部電極的非形成部位的方式形成保護(hù)層，在電極材料層的蝕刻時(shí)，從由蝕刻液導(dǎo)致的侵蝕下保護(hù)壓電膜，因此一面可以避免對壓電膜的不必要的蝕刻，一面可以充分進(jìn)行蝕刻直到完全除去沒有被掩模覆蓋的部位的電極材料層。因而，可以避免在壓電膜的厚度上產(chǎn)生參差不齊或在壓電膜上殘留了電極材料層等的事態(tài)，故可以實(shí)現(xiàn)能夠可靠且容易地制造具有所要求的電的特性的薄膜壓電諧振器的薄膜壓電諧振器的制造方法。
權(quán)利要求
1.一種薄膜壓電諧振器的制造方法，其中，在以覆蓋形成在基體之上的下部電極的方式在該基體之上形成了壓電膜之后，將用于形成上部電極的電極材料層形成在比該壓電膜更靠近上側(cè)的位置上，在該電極材料層之上形成了規(guī)定形狀的掩模之后，通過蝕刻該電極材料層而形成前述上部電極，從而制造薄膜壓電諧振器之際；在形成前述電極材料層的工序之前，在蝕刻該電極材料層時(shí)，以覆蓋該壓電膜中至少前述上部電極的非形成部位的方式形成用于保護(hù)前述壓電膜的保護(hù)層，之后以覆蓋該保護(hù)層的方式形成前述電極材料層。
2.如權(quán)利要求1所述的薄膜壓電諧振器的制造方法，其中，用SiO2形成前述保護(hù)層。
3.如權(quán)利要求1所述的薄膜壓電諧振器的制造方法，其中，用ZnO形成前述壓電膜。
4.如權(quán)利要求1所述的薄膜壓電諧振器的制造方法，其中，用Al或Au形成前述電極材料層。
5.如權(quán)利要求1所述的薄膜壓電諧振器的制造方法，其中，用濕蝕刻法蝕刻前述電極材料層而形成前述上部電極。
6.一種薄膜壓電諧振器的制造裝置，其中，以如下的方式構(gòu)成，即在以覆蓋形成在基體之上的下部電極的方式在該基體之上形成了壓電膜之后，將用于形成上部電極的電極材料層形成在比該壓電膜更靠近上側(cè)的位置上，在該電極材料層之上形成了規(guī)定形狀的掩模之后，通過蝕刻該電極材料層而形成前述上部電極，從而可以制造薄膜壓電諧振器；在形成前述電極材料層的工序之前，在蝕刻該電極材料層時(shí)，以覆蓋該壓電膜中至少前述上部電極的非形成部位的方式形成用于保護(hù)前述壓電膜的保護(hù)層，之后以覆蓋該保護(hù)層的方式形成前述電極材料層。
7.如權(quán)利要求6所述的薄膜壓電諧振器的制造裝置，其中，用濕蝕刻法蝕刻前述電極材料層而形成前述上部電極。
8.一種薄膜壓電諧振器，用權(quán)利要求1～5的任意一項(xiàng)所述的薄膜壓電諧振器的制造方法來制造。
9.一種電子部件，包括權(quán)利要求8所述的薄膜壓電諧振器而構(gòu)成。
全文摘要
本發(fā)明中的薄膜壓電諧振器的制造方法，是在以覆蓋形成在基體(2)之上的下部電極(3)的方式在基體(2)之上形成了壓電膜(4)之后，將用于形成上部電極(6)的電極材料層(6b)形成在比壓電膜(4)更靠近上側(cè)的位置上，在電極材料層(6b)之上形成了規(guī)定形狀的掩模之后，通過蝕刻電極材料層(6b)而形成上部電極(6)，從而制造薄膜壓電諧振器(1)之際，在形成電極材料層(6b)的工序之前，在蝕刻電極材料層(6b)時(shí)，以覆蓋壓電膜(4)中至少上部電極(6)的非形成部位的方式形成用于保護(hù)壓電膜(4)的保護(hù)層(5)，之后以覆蓋保護(hù)層(5)的方式形成電極材料層(6b)。
文檔編號H03H9/00GK1757158SQ20048000616
公開日2006年4月5日 申請日期2004年3月26日 優(yōu)先權(quán)日2003年3月31日
發(fā)明者小室榮樹, 齊藤久俊, 野口隆男, 伊村正明 申請人:Tdk株式會社